Производство цемента является основным источником выбросов углерода, поэтому чем меньше он используется, тем лучше. Новое может с этим помочь. Оно показывает, что цемент можно сделать гораздо более прочным и долговечным с добавлением материала, полученного из раковин креветок.
Открытие сделано учеными из Университета штата Вашингтон и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории под руководством профессора Сомайе Нассири.
Ключом стал хитин - второй в мире по численности природный биополимером после целлюлозы. Он встречается в панцирях насекомых и различных ракообразных. В последнее время его активно используют в производстве биоразлагаемой пищевой упаковки и антибактериальных покрытий.
Команда начала с того, что извлекла хитин из раковин креветок, которые в обычных ситуациях просто выбрасываются на помойку. Затем исследователи сформировали из хитина нанокристаллы и нановолокна толщиной около одной тысячной от толщины человеческого волоса. Когда такие кристаллы и волокна добавляют в обычную цементную пасту в соотношении 0,05%, затвердевший цемент становится на 40% прочнее на изгиб и на 12% прочнее на сжатие.
Кроме того, по сравнению с обычным цементом смесь с добавлением хитина затвердевала на час дольше. Это может быть полезным при определенных сценариях, например, когда жидкий бетон нужно транспортировать на большие расстояния к строительным площадкам. Более длительное время схватывания, вероятно, связано с тем, что хитиновые волокна и кристаллы отталкивают отдельные частицы цемента, изменяя их гидратационные свойства.
Теперь команда намерена провести дополнительные исследования. В частности, ученые хотят выяснить, как хитиновый цемент влияет на долговечность бетона, в котором он используется. Ученые надеются, что, сделав цемент прочнее, они смогут снизить объемы его использования, что в итоге снизит углеродный след строительной отрасли.
Исследование опубликовано в журнале Cement and Concrete Composites.
